Введение к работе
Актуальность' работы. Производство низкоосновного клинкера по-
оляет экономить топливно-сырьевые ресурсы и снижает вредное влия-
іе на экологическую обстановку. Но применение низкоосновных цемен-
в ограничивается их низкой гидравлической активностью в ранние сро-
; твердения. Известный на сегодняшний день эффективный способ тер-
іческой активизации низкоосновного клинкера сопряжен со значитель-
[ми капитальными затратами и не обеспечен технически. Химическая
тивизация, реализуемая вводом добавок-модификаторов в сырьевую
;есь, оптимальна с позиции технологических и материальных возможно-
ей цементного производства, но недостаточно интенсифицирует началь-
іе стадии гидратации цементов. Поэтому научный и практический инте-
с представляет исследование влияния присадки добавок-
ідификаторов к клинкеру в процессе обжига, что, одновременно с мо-фицирующим воздействием добавок, способно повысить неравновес-сть структуры клинкерных фаз и привести к повышению их начальной дравлической активности. Определение влияния способа ввода моди-щирующих добавок на активность низкоосновного клинкера предоста-т новые возможности управления свойствами цемента.
Работа выполнялась на кафедре ТЦКМ БелГТАСМ в соответствии с ограммой Госкомитета РФ по ВО «Архитектура и строительство» на 95 - 1999 гг. по темам: «Двухшихтовая технология быстротвердеюших зкоосновных цементов», «Строительно-технические свойства быстро-грдеющих низкоосновных портландцементов» и тематическим планом IP БелГТАСМ, финансируемым из средств госбюджета (НИЛ № 20).
Цель работы заключается в разработке принципа повышения гидрав-ческой активности низкоосновного клинкера, позволяющего получить істротвердеющий клинкер с КН = 0,7...0,8, прочностные характеристи-
которого во все сроки твердения, в том числе ив 1... 7 суток, не усту-ют алитовому промышленному цементу с КН > 0,9.
Исходя из цели работы поставлены следующие задачи исследования: Эпределить условия синтеза быстротвердеющего низкоосновного клинкера:
-выявить состав и количество добавки, которая способна усилить равновесность и дефектность клинкерных фаз;
— определить условия введения добавки, обеспечивающие повыше-е активности низкоосновного клинкера в ранние сроки твердения (тем-эату'ру присадки добавки и длительность ее взаимодействия с клинке-
м);
- установить оптимальный состав низкоосновного клинкера и технологи-;кие параметры обжига до присадки добавки.
-
Изучить действие высокотемпературной присадки добавки на состав, структуру и гидравлическую активность клинкерных фаз.
-
Определить размолоспособность, особенности гидратации и кор| зионную устойчивость полученного быстротвердеющего низкоосновнс клинкера.
Научная новизна работы. Предложен и разработан принцип актш зации низкоосновного клинкера — кратковременное вьісокотемпеї турное легирование (КВЛ). Новизна принципа состоит во введении і бавки не в сырьевую смесь, а в ее присадке к обжигаемому клинкеру завершении стадии спекания, когда силикатная фаза находится в практ чески сформировавшемся виде, но температура материала и добавки момент контакта позволяет элементам добавки взаимодействовать с клг керными фазами и образовывать на их основе твердые растворы.
Принцип КВЛ заключается в присадке добавки, содержащей 0,8 ..'. I ионов К+ и 0,25 ... 2,5% S04 к охлаждаемому низкоосновному клинке в интервале температур, верхняя граница которого на 10...80 градус ниже максимальной температуры обжига, а нижняя - на 20...30 градус выше температуры кристаллизации клинкерного расплава, необходим время взаимодействия клинкера с добавкой составляет 7...20 минут. В сокотемпературное легирование исключает пассивацию белитовой фа: клинкера, которая происходит при вводе добавки в сырьевую смесь, результате КВЛ фиксируются высокотемпературные гидравлически г тивны'е а!т и a'L модификации двухкальциевого силиката, создаются д полнительные дефекты в структуре (3-C2S и С3А. Суммарное действие у* занных структурных изменений обеспечивает высокую прочность цемеи ного камня из легированного низкоосновного клинкера с КН = 0,7...0, которая во все сроки твердения не уступает алитовому цементу.
Впервые применительно к технологии цемента, изучено и у.становлеї положительное воздействие на клинкер легирующих добавок, введеннь способом, имитирующим их присадку к материалу в выходной части зог спекания вращающейся печи.
Практическая ценность работы. Предложенный принцип активиз ции позволяет получить низкоосновный клинкер, прочностные характер стики которого не уступают алитовому промышленному клинкеру с КН 0.9. КВЛ является эффективным способом снижения себестоимости ц мента, его реализация не требует дополнительного дорогостоящего об> рудования, а в качестве легирующей добавки можно использовать пьи электрофильтров. Это обеспечивает следующие экономические И ЗКОЛі гические преимущества: 1) при снижении КН с 0,9 до 0,7 и температур спекания с 1450 до 1350С на 9% уменьшается расход топлива; 2) в р зультате сокращения выбросов С02 на 8% и NO.x в 1,5 раза уменьшает! отрицательное влияние производства цемента на экологическую обета-
иовку; 3) высокая начальная прочность и меньшее содержание водорастворимого портландита обеспечивают коррозионную стойкость и повышенную долговечность изделий из низкоосновных цементов, полученных способом КВЛ.
Апробация работы. Результаты работы представлены на Международных конференциях в Москве (1996 г.), Барнауле (1997 г.), Белгороде (1997 г.). Материалы диссертации доложены на Международных конференциях «Передовые технологии в промышленности и строительстве на пороге XXI века» (Белгород, 1998 г.) и «Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге XXI века» (Белгород, 2000 г.).
Публикации. Основные положения работы изложены в 6 публикациях. Заявка на патент «Способ обжига быстротвердегощего низкоосновного цементного клинкера» получила положительный отзыв экспертизы.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена в пяти главах на 132 страницах, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы, включающего 127 наименований, и приложения; содержит 16 рисунков и 34 таблицы.
